Устройство для регистрации оптических сигналов Советский патент 1985 года по МПК H01J31/50 

Изобретение относится к намеритепьной технике и может бглть исполь зовано в устройствах для регистраци быстропротекающнх процессов. Известна скоростная фотохроногра фическая камера, содержащая располо женные по ходу регистрируемого опти ческого сигнала входную оптическую систему со щелью и электронно-оптический преобразователь с линейной разверткой ij . Однако при регистрации субпикосекундных оптических импульсов изоб ражение временной щели на экране электронно-оптического преобразователя вследствие неизохронности пост роения оптического изображения на фотокатоде электронно-оптического преобразователя, а также из-за неиз хронности электронно-оптической системы электронно-оптического преобразователя получается изогнутым. Изгиб изображения временной щели . линий равного времени, затрудняет фотометрирование изображения, зарегистрированного на фотопленку. При увеличении скорости развертки, необходимой для повышения временног разрешения камеры, указанный изгиб возрастает и еще более затрудняет обработку изображений. Таким образом, известное устройство позволяет регистрировать только оптические импульсы не короче пикосекундной длительности. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство ддя регистрации оптических сигналов, содержащее оптическую систему пространственного преобразования фронта регистрируемого сигнала в виде расположенных по ходу регистрируемого сигнала диафрагмы со щелью и двух фокусируюп их оптических элементов, а также электронн оптический преобразователь с фотока тодом и экраном, при этом диафрагма Со щелью установлена в передней фокальной плоскости первого фокусирующего оптического элемента, а фот катод электронно-оптического преобразователя установлен«в задней фокальной плоскости второго фокусирую щего оптического элемента, В данном устройстве изображение щели диафрагмы формируется на фотокатоде электронно-оптического преоб разователя с неизохронност,к), противоположной неизохронности электроннооптической системы преобразователя, тем caMf.iM устраняется изгиб линий равного времени на экране и повьпиается временное разрешение устройства 2. Однако данное устройство характеризуется невозможностью компенсации неизохронности электронно-оптической системы, не превышающей 2-3 пс, а также громоздкостью, обусловленной значительным расстоянием между двумя фокусирующими оптическими элементами, порядка нескольких десятков сантиметров, и больвжми абберрациями оптической системы, обусловленными образова- нием широкоугольных световых пучков, полностью или в значительной степени заполняюи{их апертуру оптического фокусирующего элемента 5 ближащего к фотокатоду. Цель изобретения - повышение временного разрешения устройства путем устранения изгиба линий равного времени на экране электронно-оптического преобразователя, обусловленного неизохронностью построения оптического изображения на фотокатоде. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для регистрации оптических сигнапов, содержащем оптическую систему пространственного преобразования фронта регистрируемого сигнала в виде расположенных по ходу регистрируемого сигнала диафрагмы со щелью и двух фокусирующих оптических элементов, а также электронно-оптический преобразователь с фотокатодом и экраном, при этом диафрагма со щелью установлена в передней фокальной плоскости первого фокусирующего оптического элемента, а фотокатод электронно-оптического преобразователя установлен в задней фокальной плоскости второго фокусирующего оптического элемента,,расстояние между главными плоскостями фокусирующих оптическихэлементов определено из соотношения L F,4F,+ . Г V . где F,, Fg - фокусные расстояния соответственно первого и второго фокусирукшшх оптических элгйментов; расстсягне между днафрлг мой со щелью и Г1лижайн1ей к ней перетяжкой светово го пука; где Т временное разрешение устрой ства; - неизохронность построения изображения в плоскости диа фрагмы, равная , 2 где 2 h - высота щели дифрагмы, причем при частичном заполнении све товым пучком п{ели диафрагмы . 9 где 0 - угловая расходимость светового пучка, на входе диафрагмы;С - скорость света в вакууме. Входная оптическая система форми рует на фотокатоде оптическое изображение щели с неизолронностью, мен шей половины предполагаемого времен ного разрешения устройства, тем самым устраняя изгиб изображения временной щели на экране ЗОП и позволяя применить увеличенную скорость развертки, необходимую .для регистрации оптических сигналов субпикосе i кундной длительности с последующим фотометрированием зарегистрированного изображения. На чертеже схематически приведен устройство для регистрации оптических сигналов. Устройство содержит оптическую систему пространственного преобразо вания фронта регистрируемого оптического сигнала 1, состоящую из диа фрагмы 2 с временной щелью 3 и системами переноса изображений 4, обра зованной двумя фокусирующими оптиче кими элементами (линзами или объект вами) 5 и 6, а также времяанализиру ющий электронно-оптический преобраз ватель 7 с фотокатодом 8. Диафрагма 2 и фотокатод 8 установлены в фокальных плоскостях оптических элементов 5 и 6 соответственно. Устройство работает следующим образом. 784 Оптическая система 1 формирует изображение щели 3 на фотокатоде 8 с неизохронностью , не превьюающей половину временного разрешения устройства Т/2. Если неизохронность электроннооптического преобразователя также не превьтшет Т/2, то стрела прогиба линий равного времени на экране злектронно-оптического преобразователя не npeBbraiaeiT временного разрешения устройства Т, следовательно, устраняется искривление линий равного времени, затрудняющее фотометрирование и обработку изображения. I Действие системы основано на следующем. Система переноса изображения 4 создает на фотокатоде В изображение щели 3 при произвольном расстояНИИ L между главньмд плоскостями оптических элементов 5 и 6. В то-же время неизохронность построе1шя изображения на фотокатоде зависит от расстояния L и определяется соотношением(f,zVU, де If - неизохронность построения изображения в плоскости диафрагмы 2, равна о г 2с . -Л С 2с При значении расстояния L , равом . где , Iъ зображе1ше щели 3 на фотокатоде 8 ормируется с неизохронностью ь , еньшей Т/2. Примеры возможных параметров птической системы. Щель 3 освещена олностью. При Т -vO.I ПС, t 2,5 мм, S,1 м, , F 85 мм получаем: 0,01 пс, « 177 мм ± 36 мм. Если Т 5 , L 7,5 мм, 50 см, F, f-2 85 мм, то i0 О,19 ПС, L 184,4 мм t 1,9мм. При конструировании предлагаемого стройства целесообразно.установить птические элементы 5 и 6 так, чтобы асстояние между их главными плосостями было равно сумме их фокусых расстояний. Диафрагму 2 и опти.«1 ческий элемент 5 целесообразно поместить в общий корпус, который должен передвигаться как целое относительИо оптического элемента 6 по оптической скамье, снабженной линейкой; для малых сдвигов указанного корпуса целесообразно снабдить устройство гдакрометрическим интом.При условии 2 1 (которое чаще всего выполняется) Цель изобретения достигается при I, F, Fg и дополнительного перемещения корпуса с оптичесKHbf элементом 5 не требуется. 8 Предлагаемая оптическая система формирует на фотокатоде оптическое изображение щели с неизохронностью, меньшей половины временного разрешения устройства, тем самым устраняя изгиб изображения временной щели на экране электронно-оптического преобразователя и позволяя применить увеличенную скорость развертки, необходимую для регистрации оптических сигналов субпикосекувдной длительности с последующим фотометрировакием зарегистрированного изображения.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее оптическую систему пространственно;го преобразования фронта регистрируемого сигнала в виде расположенных по ходу регистрируемого сигнала диафрагмы со щелью и двух фокусирующих оптических элементов, а также .электронно-оптический преобразователь с фотокатодом и экраном, при диафрагма со щелью установлена в передней фокальной плоскости первого фокусирующего оптического элемента, а фотокатод эле1стронно-оптического преобразователя установлен в задней фокальной плоскости второго фокусирующего оптического элемента, отлича.ющееся тем, что, с целью повышения временного разрешения путем устранения изгиба линий равного времени на экране электронно-оптического преобразователя, обусловленного неизохронностью построения оптического изображения на фотокатоде, расстояние между главНЫ1-1И плоскостями фокусируюпдтх оптических элементов определено из соотношения2 2 L-F,.F,., где F,, Fg - фокусные расстояния соответственно первого и второго фокусирующих оптических элементов; - расстояние между диафрагмой со щелью и ближайшей к ней перетяжкой светового пучка; Т bi К i где Т временное разрешение устройства; t неизохронность построения изображения в плоскости диафрагмы, равная Ь i 2с Од со со где 2h- высота щели диафрагмы, причем при -частичном заполнении све NJ товым пучком щели диафрагмы 00 t g-ST где 9 - угловая расходимость светового пучка на входе диафрагмы; С - скорость света в вакууме.